(57)【要約】【課題】本発明は、地震による振動と地震以外の原因による振動とを明確に区別して、地震の震度を正確に把握することができる震度計の提供を課題とする。【解決手段】上記課題を解決するため、本発明では、振動に関する情報を検出する検出部２と、前記検出部２と電気的に接続されており、検出部２で検出された振動に関する情報に基づいて震度の演算が行われる演算部３を有する震度計１において、前記震度計１は、複数の検出部２ａ〜２ｆを備えており、各検出部２ａ〜２ｆによって検出される振動に関する情報の差が所定の範囲内であることを条件として、検出された振動に関する情報が、地震によるものであると判断され、前記演算部３で、前記各検出部２で検出された振動に関する情報に基づいて、前記地震の震度が演算されることを特徴とした。【選択図】図１
2007198813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動に関する情報を検出する検出部と、前記検出部と電気的に接続されており、検出部で検出された振動に関する情報に基づいて震度の演算が行われる演算部を有する震度計において、
前記震度計は、複数の検出部を備えており、各検出部によって検出される振動に関する情報の差が所定の範囲内であることを条件として、
検出された振動に関する情報が、地震によるものであると判断され、
前記演算部で、前記各検出部で検出された振動に関する情報に基づいて、前記地震の震度が演算されることを特徴とする震度計。
【請求項２】
前記検出部は、鉛直方向の加速度と水平方向の加速度を検出するものであって、
検出部によって検出される鉛直方向の加速度と水平方向の加速度の大きさを比較して、
水平方向の加速度が鉛直方向の加速度よりも大きいことを条件として、
検出された振動に関する情報が、地震によるものであると判断されることを特徴とする請求項１に記載の震度計。
【請求項３】
前記検出部は、鉛直方向の加速度と水平方向の加速度を検出するものであって、
鉛直方向の加速度が検出された後に、水平方向の加速度が検出されることを条件として、
検出された振動に関する情報が、地震によるものであると判断されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の震度計。
【請求項４】
所定の周波数以上の加速度が一定期間以上継続して検出されることを条件として、
検出された振動に関する情報が、地震によるものであると判断されることを特徴とする請求項１〜３に記載の震度計。
【請求項５】
前記複数の検出部が、それぞれ、建造物内の異なる場所に設置されることを特徴とする請求項１〜４に記載の震度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震を検出してその震度を演算する震度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地震によって住宅に被害が及んだ際に、住宅にどの程度のダメージが加わったかを判断するため、震度、加速度等の地震に関する各種データが必要になることから、住宅の各戸に震度計を設置することが望まれている。また、地震発生時に家人が地震に関するデータを知りたいという要望もあり、一般住宅用の震度計が必要とされている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、小型化によって一般住宅にも容易に設置することができる地震計（震度計）が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３０２４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の震度計では、建造物内に設置して使用すると、人が震度計のそばを歩くだけで、その振動が加速度として検出されてしまうため、地震による振動と地震以外の原因による振動を区別することができなかった。そのため、地震に関する正確なデータを得ることができず、地震による被害の状況を正確に把握することが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、地震による振動と地震以外の原因による振動とを明確に区別して、地震の震度を正確に把握することができる震度計の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１の発明では、振動に関する情報を検出する検出部と、前記検出部と電気的に接続されており、検出部で検出された振動に関する情報に基づいて震度の演算が行われる演算部を有する震度計において、前記震度計は、複数の検出部を備えており、各検出部によって検出される振動に関する情報の差が所定の範囲内であることを条件として、検出された振動に関する情報が、地震によるものであると判断され、前記演算部で、前記各検出部で検出された振動に関する情報に基づいて、前記地震の震度が演算されることを特徴とした。
【０００７】
これにより、請求項１の発明に係る震度計では、全ての検出部で同様の振動に関する情報が検出されると、振動は地震による振動であると判断される。また、一部の検出部のみで振動に関する情報が検出された場合や、各検出部で検出された振動に関する情報の大きさが異なる場合には、地震以外の原因による振動であると判断される。このため、地震による振動と地震以外の原因による振動とが明確に区別され、地震の震度を正確に把握することができる。
【０００８】
ここで、一般に、地震による振動では、水平方向の加速度の方が、鉛直方向の加速度よりも大きい。そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項２の発明は、請求項１の発明において、検出部が、鉛直方向の加速度と水平方向の加速度を検出するものであって、検出部によって検出される加速度の鉛直方向の加速度と水平方向の加速度の大きさを比較して、水平方向の加速度が鉛直方向の加速度よりも大きいことを条件として、検出された振動に関する情報が、地震によるものであると判断されることを特徴とした。
【０００９】
これにより、検出部によって検出された振動に関する情報が、地震によるものか地震以外の原因によるものかが明確に判別され、地震の震度を正確に把握することができる。
【００１０】
また、地震による振動では、鉛直方向の加速度成分（Ｐ波）の検出後に水平方向の加速度成分（Ｓ波）が検出される。そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、検出部が、鉛直方向の加速度と水平方向の加速度を検出するものであって、鉛直方向の加速度が検出された後に、水平方向の加速度が検出されることを条件として、検出された振動に関する情報が、地震によるものであると判断されることを特徴とした。
【００１１】
これにより、検出部によって検出された振動に関する情報が地震によるものか地震以外の原因によるものかが判別され、地震の震度を正確に把握することができる。
【００１２】
地震による振動では、所定の周波数（例えば０．５Ｈｚ）以上の振動が継続して生じる。そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項４の発明は、請求項１〜３の発明において、所定の周波数以上の加速度が一定期間以上継続して検出されることを条件として、検出された振動に関する情報が、地震によるものであると判断されることを特徴とした。
【００１３】
これにより、検出部によって検出された振動に関する情報が地震によるものか地震以外の原因によるものかが判別され、地震の震度を正確に把握することができる。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項１〜４の発明において、複数の検出部が、それぞれ、建造物内の異なる場所に設置されることを特徴とした。
【００１５】
これにより、住宅等の建造物内に震度計が設置された場合においても、検出された振動に関する情報が、地震によるものか、地震以外の原因によるものかを、高い精度で判別することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の震度計は、地震による振動と地震以外の原因による振動とを明確に区別することができる。そのため、本発明に係る震度計を使用することにより、地震による振動に関する情報に基づいた震度を正確に把握することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本実施形態に係る震度計１のブロック図であり、図２は、本実施形態に係る震度計１の設置状態を示した図である。本実施形態に係る震度計１は、図１に示すように、地震を検出する検出部２、震度を算出する演算部３、地震に関する各種データを保存する記憶部５、算出された震度等の各種データを表示する表示部６を備えている。そして、図２に示すように、検出部２は住宅等の建造物１１内の異なる場所に複数設置されている。なお、本実施形態においては、複数の検出部２が設置される建造物１１一棟を一単位として想定している。
【００１８】
検出部２は、振動による加速度を検出可能な加速度センサ７と、加速度センサ７から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路８と、変換されたデジタル信号を演算部３に通信する有線又は無線の通信部１０から構成される。
【００１９】
加速度センサ７は、半導体加速度センサからなり、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を検出することができ、例えば、ピエゾ抵抗式若しくは静電容量式のものを用いることができる。加速度センサ７に振動による加速度が加わると、その加速度データが加速度の大きさに応じた電圧レベルで電気信号として出力される。
【００２０】
加速度センサ７から出力された電気信号は、Ａ／Ｄ変換回路８によってデジタル信号に変換され、通信部１０を介して演算部３に入力され、以下の（１）〜（４）の条件を全て満足する場合に、検出部２で検出された加速度が地震により生じたものであると判断される。
（１）複数の検出部２によって検出された加速度の差が所定の範囲内である。
（２）水平方向の加速度が鉛直方向の加速度よりも大きい。
（３）鉛直方向の加速度が検出された後に、水平方向の加速度が検出されている。
（４）所定の周波数以上の加速度が一定期間以上継続して検出される。
【００２１】
さらに詳細に説明すると、検出部２に使用される加速度センサ７では、地震による加速度だけでなく、人や物の移動、物の落下、扉の開閉等の日常生活において生じる振動についても加速度が検出されてしまう。そこで、地震による振動と地震以外の原因による振動とを明確に区別するため、演算部３では、上記（１）〜（４）の条件を満足するか否かが判断される。
【００２２】
条件（１）は、地震による振動と日常生活で生じる振動との発生範囲の差異を考慮したものである。すなわち、地震による振動は、建造物１１全体に発生するのに対し、日常生活で生じる振動は、局所的に発生する。そこで、条件（１）では、建造物１１内の異なる場所に設置された複数の検出部２において、同時に検出された加速度の大きさが比較され、それぞれの検出値の差が、所定の範囲内である場合には、当該振動は地震による可能性があると判断される。また、各検出値の差が所定の範囲外の場合には、当該振動は地震以外の原因によるものであると判断される。
【００２３】
また、上記条件（２）は、地震による振動の加速度と日常生活で生じる振動の加速度との性質の違いを考慮したものである。すなわち、一般に、人の移動や物の落下等の日常生活で生じる振動は、水平方向の加速度成分に比べ鉛直方向の加速度成分の方が大きいことが多い。これに対し、地震による振動は、鉛直方向の加速度に比べ水平方向の加速度のほうが大きい。そこで、条件（２）では、水平方向の加速度の方が、鉛直方向の加速度よりも大きい場合には、当該振動は地震による可能性があると判断される。また、水平方向の加速度の方が、鉛直方向の加速度よりも小さい場合には、当該振動は地震以外の原因によるものであると判断される。
【００２４】
上記条件（３）は、地震波の伝達速度の違いを考慮したものである。一般に、地震の際には、Ｐ波（縦波）とＳ波（横波）が観測されることが知られている。Ｐ波は、空気中を伝わる音波と同じように、疎と密の状態が交互に伝わる性質を持つ波で、疎密波とも呼ばれ、Ｓ波は、ずれやねじれの状態が伝わっていく波で、ねじれ波とも呼ばれる。Ｐ波はＳ波よりも地殻を伝わる速度が速いため、検出された振動が地震によるものであれば、Ｐ波を検出した後にＳ波を検出することになる。すなわち、検出された振動が、地震による振動であれば、鉛直方向の加速度（Ｐ波）が検出された後に、水平方向の加速度（Ｓ波）が検出されることになる。そこで、条件（３）では、鉛直方向の加速度（Ｐ波）の検出後に水平方向の加速度（Ｓ波）を検出した場合には、当該振動は地震による可能性があると判断される。また、鉛直方向の加速度の検出前に水平方向の加速度を検出した場合には、当該振動は地震以外の原因によるものであると判断される。
【００２５】
上記条件（４）は、地震による振動の加速度と日常生活で生じる振動の加速度との周波数の性質の違いを考慮したものである。すなわち、地震における振動では、所定の周波数（例えば０．５Ｈｚ）以上の振動が継続して生じるが、日常生活における振動では、このようなことは少ない。また、一般に、震度計１の演算部３では、震度を算出する際、検出部２から入力されたデジタル加速度記録について、フーリエ変換・フィルタ処理・逆フーリエ変換の手順でフィルタ処理が行われる。そこで、条件（４）では、加速度が一定期間継続して検出された場合には、震度の算出の際に加速度記録がフーリエ変換されることを利用して、フーリエ変換後の加速度記録に所定の周波数以上の加速度成分が含まれているか否かが判断される。そして、所定の周波数（０．５Ｈｚ）以上の加速度成分が含まれている場合には、当該振動は地震による可能性があると判断される。また、所定の周波数以上で加速度が検出されなかった場合や、所定の周波数以上で加速度が検出された場合であっても、それが一定期間以上継続しなければ、当該震度は地震以外の原因によるものであると判断される。
【００２６】
続いて、地震を判別する動作の一連の流れを、図３のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップ１で、各検出部で検出された加速度の差が所定の範囲内にあるかが判断される（条件（１））。その結果、各検出部で検出された加速度の差が所定の範囲内である場合には、振動が地震によるものである可能性があるため、ステップ２に移行する。所定の範囲外の場合には、振動は、地震以外の原因による振動であると判断される。
【００２７】
ステップ２では、検出された加速度の水平方向の加速度と鉛直方向の加速度の大きさが比較される（条件（２））。その結果、水平方向の加速度の方が、鉛直方向の加速度より大きい場合には、ステップ３に移行する。鉛直方向の加速度の方が大きければ、振動は、地震以外の原因による振動であると判断される。
【００２８】
ステップ３では、鉛直方向の加速度と水平方向の加速度の検出の順序が判断される（条件（３））。その結果、鉛直方向の加速度の検出後に水平方向の加速度が検出された場合には、振動は地震によるものである可能性があるため、ステップ４に移行する。水平方向の加速度が先に検出された場合には、振動は、地震以外の原因による振動であると判断される。
【００２９】
ステップ４では、加速度が一定期間以上継続して検出され、所定の周波数以上の加速度が含まれているかが判断される（条件（４））。その結果、加速度が一定期間以上継続して検出され、所定の周波数以上の加速度が含まれている場合には、検出された加速度は、地震による振動で生じたものであると判断される。それ以外の場合には、振動は、地震以外の原因による振動であると判断される。
【００３０】
上記（１）〜（４）の条件を満足するときに、演算部３では、気象庁によって規定された震度の算出方法、すなわち、以下のＡ〜Ｄの処理を行うことにより算出される。
Ａ．検出部２から入力された水平方向（Ｘ、Ｙ軸方向）及び上下方向（Ｚ軸方向）の加速度データのそれぞれに、フーリエ変換・フィルタ処理・逆フーリエ変換の手順で、所定のフィルタを掛ける。
Ｂ．得られたフィルタ処理済みの記録３成分から、ベクトル波形を合成する。
Ｃ．ベクトル波形の絶対値がある値ａ以上となる時間の合計を計算したとき、これがちょうど０．３秒となるようなａを求める。
Ｄ．このａからI＝２log a＋０．９４により計測震度Ｉを計算する。
【００３１】
演算部３から震度、加速度記録等の地震に関するデータが導出されると、これらは、それぞれ記憶部５に送られ保存される。記憶部５は、複数のデータを保存することができるものであればよく、本実施例においては、不揮発性メモリによって構成されている。そして、記憶部５に保存された情報は、表示部６に表示させることができる。また、演算部３で算出された震度を自動的に表示部６に表示させるようにしてもよい。
【００３２】
なお、本実施形態において震度の算出は、振動が地震によるものであると判断した後に行われるが、地震の判別とは関係なく震度の算出を行い、地震か否かの判別結果を算出された震度と共に記憶部５に記憶させてもよい。
【００３３】
また、地震が発生した場合、地震の揺れは、高層階になるほど大きくなる。そのため、条件（１）については、例えば、二階建て住宅の一階で加速度を検出した場合には、二階における加速度の検出値との比較を行い、二階において加速度が検出されなかった場合や、一階で検出された加速度の値よりも小さい場合には、当該振動は地震以外の原因によるものであると判断してもよい。
【００３４】
さらに、条件（２）〜（４）については、全てが必須というわけではなく、いずれかを任意に選択することもできる。判断する条件が増加するほど、入力された信号が地震によるものか否かの判断の精度を向上させることができる。また、（２）〜（４）の条件のうちの全てを満足していなくとも、そのうちのいくつかを満足していれば、検出された振動に関する情報は、地震によるものであると判別してもよい。
【００３５】
本実施形態に係る震度計１では、住宅等の建造物１１一棟を一単位として想定したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。例えば、近隣の複数の住宅を一単位として、各住宅に設置された検出部２で検出された加速度記録を、インターネット等の通信回線を通じて送受信できるようにし、住宅毎の検出値を比較することにより、検出された振動が、地震による振動か地震以外の原因による振動かを判別させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る震度計のブロック図である。
【図２】本発明を実施した震度計の設置状態を示した図である。
【図３】検出された加速度が、地震によるものか地震以外の原因によるものかを判別する動作のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１  震度計
２  検出部
３  演算部
【図１】
2007198813.tif 000003
【図２】
2007198813.tif 000004
【図３】
2007198813.tif 000005